Mach-Zehnder interferometresi, hassas optik ölçümler yapmak için kullanılan bir cihazdır. Bir ışık demetini bölerek ve ikisi arasındaki faz kaymalarını ölçerek girişimi gösterebilir. Yüzyıldan daha uzun bir süre önce, cihaz tanınmış fizikçiler Ludwig Zehnder ve Ludwig Mach tarafından yaratıldı. Çok yönlü bir tanı aracı olan Mach-Zehnder interferometresi, kuantum fiziği, aerodinamik ve plazma fiziğindeki örnekleri göstermek için kullanılır. Hava, aerodinamik yapıların etrafında akar ve gaz halindeki ortamlarda sıcaklık değişiklikleri, basınç ve yoğunluk gözlenir.
İnterferometrenin temel bileşenleri bir ışık kaynağı, iki ışın ayırıcı, iki ayna ve iki dedektördür. Işın ayırıcı, çoğunlukla ışık ışınının bir parçasını kıran ve gerisini yansıtan yarı gümüş bir aynadır. Bir ışık kaynağından, tipik olarak bir lazerden gelen ışık, ışığı eşit yoğunlukta iki huzmeye ayıran bir ışın ayırıcı üzerine düşer. Kirişler farklı yönlerde hareket eder ve iki aynayı vurur. Her bir ışık huzmesinin fazı ayna yüzeyi ile temasıyla değiştirilir.
Kirişler ikinci kiriş ayırıcıda yeniden birleştirilir ve detektörler ışık yollarındaki faz farklarının çalışılmasına yardımcı olur. Alternatif bir düzenleme, yeniden birleştirilen kirişlerin pozitif bir mercekten geçmesini ve kirişlerin tek bir noktada odaklanmasını sağlar. Tüm yansıtıcı yüzeyler kesinlikle paralel olacak şekilde hizalanırlarsa, kirişler yeniden birleştiğinde girişim saçakları üretilmez. Bununla birlikte, ayna yüzeylerinin açıları çok az farklılık gösterirse, yeniden birleştirilen kirişler girişim saçaklarına neden olur. Mach-Zehnder interferometre tarafından üretilen girişim saçak modeli, yoğunlukta değişen koyu ve parlak çizgiler gösterecektir.
Cihaz son derece hassastır ve hatta hassas bir termometre gibi davranabilir. Örneğin, suyla doldurulmuş bir hücre bölünmüş kirişlerden birinin yoluna yerleştirilebilir, diğer yandan hava ile doldurulmuş bir başka yol yerleştirilebilir. Su gibi akışkanların kırılma indisi sıcaklığa bağlıdır ve eğer hücredeki su hafif bir sıcaklık değişimi bile yaşarsa, sonuç ortaya çıkan saçak düzeninde görülür. Mach-Zehnder interferometresi ile su sıcaklığındaki çok küçük değişiklikleri ölçmek mümkündür.
Doğru ölçümler yapmak için Mach-Zehnder interferometresi kullanırken optiklerin anlaşılması önemlidir. Işık bir yüzeye düştüğünde, yüzeyin diğer tarafındaki malzeme daha yüksek bir kırılma endeksine sahipse, yansıyan ışık tam bir dalga boyunda tam olarak kayar. Bu malzemenin kırılma indisi daha düşükse, yansıyan ışında faz değişikliği olmaz. Işık bir ortamdan diğerine geçtiğinde, faz değişimi de olmaz, ancak ışının yönü kırılma nedeniyle değişir.
Mach-Zehnder interferometresi, gazların kırılma endeksini incelemek ve hatta düzlük için nesneleri kontrol etmek için de kullanılabilir. Bir plaka veya yüzeydeki optik yanlışlıkların ölçümü, interferometre yardımıyla da yapılabilir. Bazı bilim adamları, interferometreyi, değişiklikleri gözlemlemek için ışık ayırma tekniğini kullanarak akış görselleştirme uygulamalarında kullanırlar.
