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La théorie de Fraunhofer décrit la partie de la déviation de la lumière qui résulte exclusivement de diffraction.

Si la lumière heurte un obstacle, par exemple une particule, il se produit entre autres une diffraction. Si la lumière incidente est parallèle (avec des fronts d'ondes au même niveau), on parle d'une diffraction de Fraunhofer. C'est toujours le cas lorsque la source de lumière se situe dans la gamme infinie ou si une lentille la « décale » dans cette direction.

Puisque la déviation de la lumière est dominée par la diffraction lorsque les particules sont suffisamment grandes, la théorie de Fraunhofer sur la mesure des tailles de particules peuvent être appliquée jusque dans la gamme du micromètre. Un grand avantage de la théorie de Fraunhofer réside dans le fait qu'on n'a pas besoin d'avoir de connaissances sur les propriétés optiques du matériau analysé.

La théorie de Fraunhofer constitue une approximation de la théorie de Mie. Lorsque les diamètres de particules sont trop petits, l'approximation n'est plus acceptable et la théorie de Mie complète doit être appliquée pour l'évaluation des données mesurées.