Mach-Zehnderov interferometar je uređaj koji se koristi za precizna optička mjerenja. Može demonstrirati smetnje cijepanjem svjetlosnog snopa i mjerenjem faznih pomaka između njih. Prije više od stoljeća, uređaj su stvorili istaknuti fizičari Ludwig Zehnder i Ludwig Mach. Svestrani dijagnostički alat, Mach-Zehnderov interferometar koristi se za ilustriranje primjera u kvantnoj fizici, aerodinamici i fizici plazme. Zrak struji oko aerodinamičkih struktura, te se mogu promatrati promjene temperature, tlaka i gustoće u plinovitim medijima.
Osnovne komponente interferometra su izvor svjetlosti, dva razdjelnika snopa, dva zrcala i dva detektora. Razdjelnik snopa je najčešće poluposrebreno zrcalo koje lomi dio svjetlosnog snopa, a ostatak reflektira. Svjetlost iz izvora svjetlosti, obično lasera, pada na razdjelnik snopa, koji dijeli svjetlost na dva snopa jednakog intenziteta. Zrake putuju u različitim smjerovima i udaraju u dva zrcala. Faza svakog svjetlosnog snopa mijenja se njegovim kontaktom s površinom zrcala.
Zrake se rekombiniraju u drugom razdjelniku snopa, a detektori pomažu u proučavanju faznih razlika u putovima svjetlosti. Alternativni raspored ima rekombinirane zrake koje prolaze kroz pozitivnu leću, uzrokujući da se zrake fokusiraju na jednu točku. Ako su sve reflektirajuće površine poravnate na takav način da su apsolutno paralelne, prilikom rekombinacije zraka ne nastaju interferencijske rubove. Međutim, ako se kutovi zrcalnih površina čak i neznatno razlikuju, tada rekombinirane zrake stvaraju interferentne rubove. Uzorak interferentnih rubova koji proizvodi Mach-Zehnderov interferometar pokazat će tamne i svijetle linije koje variraju u intenzitetu.
Uređaj je iznimno osjetljiv i može djelovati čak i kao točan termometar. Na primjer, ćelija ispunjena vodom mogla bi se postaviti na putanju jedne od podijeljenih greda, dok bi se druga napunjena zrakom mogla postaviti na drugu stazu. Indeks loma tekućina poput vode ovisi o temperaturi, a ako voda u stanici doživi čak i malu promjenu temperature, učinak se vidi u rezultirajućem uzorku rubova. Mach-Zehnderovim interferometrom moguće je izmjeriti vrlo male promjene temperature vode.
Važno je razumjeti optiku kada koristite Mach-Zehnder interferometar za točna mjerenja. Kad svjetlost padne na površinu, reflektirana svjetlost pomiče se za točno jednu polovicu valne duljine ako materijal s druge strane površine ima veći indeks loma. Ako je indeks loma ovog materijala manji, tada nema promjene faze u reflektiranom snopu. Kada svjetlost putuje iz jednog medija u drugi, nema ni promjene faze, već se smjer snopa mijenja zbog loma.
Mach-Zehnderov interferometar se također može koristiti za proučavanje indeksa loma plinova, pa čak i za provjeru ravnosti objekata. Mjerenje optičkih netočnosti na ploči ili površini može se također provesti uz pomoć interferometra. Neki znanstvenici također koriste interferometar u aplikacijama za vizualizaciju protoka primjenom tehnike svjetlosne diskriminacije za promatranje promjena.