Nejpoužívanějším zařízením pro výzkum transparentních objektů je Machův – Zehnderův interferometr, viz obr. 13-5. Interferometr byl vyvinut z v letech 1891 až 1892, a to Ernstem Machem (narozeným 18. 2. 1838 v Brně – Chrlicích), jeho synem Ludwigem a také zcela nezávisle švýcarským kolegou Ludwigem Zehnderem. Světelný svazek z laseru LA se na děliči D1 rozdělí na svazek předmětový p a referenční r. Předmětový svazek je upraven čočkami C1 a C2 na paralelní svazek o větším průměru a prochází měřicím prostorem M o délce L, přičemž původní rovinná vlnoplocha se transparentním objektem deformuje. Obdobně je čočkami C3 a C4 upraven referenční svazek. Po spojení svazků na děliči D2 vzniká díky různým optickým drahám předmětových a referenčních paprsků interference. Čočka C5 zobrazuje pak rovinu z měřicího prostoru do fotoaparátu F.
Obr. 13-5 Schéma Machova - Zehnderova interferometru (LA laser, D děliče, Z zrcadla, C čočky, F fotoaparát, M měřicí prostor o délce L, p předmětový svazek, r referenční svazek)
Machův – Zehnderův interferometr slouží pro přesná měření transparentních objektů, i když není tak citlivý, jako Michelsonův interferometr, u kterého prochází předmětový svazek měřeným objektem dvakrát. Měřicí prostor lze však umístit do dostatečné vzdálenosti od optických prvků a od referenčního svazku, a proto lze toto zařízení používat i pro výzkum objektů generujících do okolí tepelný tok. Přesnost měření lze zvýšit aplikací korekcí na zakřivení paprsků, které jsou účinné právě u interferometrů s jedním průchodem paprsků měřeným objektem. Jelikož oba svazky jsou současně reálné, může interferometr s kontinuálně pracujícím laserovým zdrojem pracovat v reálném čase (neplatí to při použití pulzních zdrojů). Zařízení může být seřizováno na konečnou a nekonečnou šířku interferenčních proužků v referenční oblasti natočením děliče D2. Nevýhodou Machova – Zehnderova interferometru je nutnost používat vysoce kvalitní čočky, zrcadla a děliče.
Při použití složitějšího uspořádání interferometru lze výrazně zvětšit i průměr zorného pole a rozšířit tak možnost aplikace interferometrie na větší transparentní objekty vyskytující se v mechanice tekutin, v technice prostředí apod. Pro interferometrická měření větších transparentních objektů může sloužit např. Machův – Zehnderův interferometr firmy LKO Amerang se zorným polem 200 mm, viz obr. 13-6, který je vybavený He-Ne laserem LA 1001 o výkonu 60 mW umožňujícím záznam dynamických měření s expozicí okolo 1/100 s na kinofilm. Tento interferometr je instalovaný v laboratořích odboru termomechaniky a techniky prostředí EÚ FSI VUT [6-12]. Jeho fotografie je uvedena v přiloženém souboru obraz 1. Interferometr je 2,2 m vysoký a má půdorys 7 x 1 m. Vzhledem k velikosti zorného pole a vzhledem k vysoké kvalitě optických prvků se v České republice jedná o unikátní zařízení, které poskytuje kvalitní interferogramy s chybou maximálně 1/3 interferenčního řádu na okrajích zorného pole (viz zkouška seřízení na konečnou šířku proužků bez objektu uvedená v souboru obraz 2). Interferometr se skládá ze zdrojového modulu I, měřicího modulu II, zobrazovacího modulu III a ovládacího modulu IV, které jsou navzájem propojeny elektricky. Prvky v modulech I a III jsou na kompaktních rámech zavěšených na pružinách, čímž se potlačuje působení vibrací z okolí na optickou sestavu. Rámy modulů I a III jsou propojeny i mechanicky. V modulu I je laser a optické prvky pro vytvoření předmětového svazku p a referenčního svazku r. Modul II slouží k instalaci zkoumaného objektu – modelu či zařízení do měřicího prostoru M a k instalaci čidel a přístrojů pro měření potřebných veličin popisujících stav zkoumaného objektu. Modul III obsahuje prvky pro spojení předmětového a referenčního svazku, zobrazovací objektivy a CCD kameru s transfokátorem či fotoaparát. Modul IV obsahuje především ovládací panel OP pro řízení servopohonů k nastavení důležitých optických prvků (pro seřízení rovnoměrného osvitu zorného pole děličem D1, pro nastavení konečné či nekonečné šířky proužků v referenční oblasti zrcadlem Z7 apod.).
Obr. 13-6 Machův – Zehnderův interferometr firmy LKO Amerang (BRD) se zorným polem o průměru 200 mm (I zdrojový modul, II měřicí modul, III zobrazovací modul, IV ovládací modul, Z zrcadla, F prostorový filtr, C čočky, D děliče, p předmětový svazek, r referenční svazek, M měřicí prostor, O ovladač ustavení modulů, OP ovládací panel)
Interferometr je konstruován ve vertikální rovině, aby byl možný snadný přístup k jednotlivých jeho prvkům. Velikost zařízení je dána použitím kvalitních objektivů, které mají velké ohniskové vzdálenosti. Aby nebyla výrazně prodlužována stavební délka zařízení, je laser o délce 2,3 m umístěn nad interferometrem, kde zároveň neovlivňuje uvolněným teplem jednotlivé větve interferometru. Měřicí prostor je rovněž umístěn nad referenčním svazkem, aby případné teplo ze zkoumaných objektů neovlivňovalo referenční svazek. Vysokou kvalitu zařízení zabezpečuje i výškové převrácení referenčního svazku mezi zdrojovým a zobrazovacím modulem, aby spolu interferovaly paprsky pocházející ze stejné části původního laserového svazku. Eliminuje se tím parazitní interference způsobená nedokonalostí prvků mezi laserem a děličem D1. Při sestavování a justování interferometru lze vzájemné ustavení všech modulů ovládat pomocí servopohonů umístěných v podstavcích jednotlivých modulů a pomocí ovladače ustavení modulů O. Daný způsob ovládání se s výhodou využívá i při ustavení zkoumaného modelu či zařízení do měřicího prostoru M, kdy lze libovolně pohybovat celým měřicím modulem II včetně instalovaného modelu či celého zkoumaného zařízení.
Příklady typických interferogramů získaných pomocí Machova – Zehnderova interferometru jsou uvedeny v kap. 13.11.