L’étude de l’interaction lumière-particule (diffusion de la lumière) est essentielle pour le développement et l’amélioration de la métrologie optique. Les théories rigoureuses ne sont pas adaptées aux particules de forme irrégulière. Des méthodes numériques ont alors été développées mais elles restent limitées aux petites particules. Restent les méthodes approchées du type optique géométrique. Cette thèse a pour l’objet de prédire précisément l’interaction entre la lumière et un objet de grande taille et de forme quelconque. Sur la base de l’optique géométrique, nous avons développé deux méthodes approchées : le modèle de tracé de rayons vectoriels complexes (TRVC) et le modèle de Monte Carlo par tracé de rayons d’onde (MCTRO). Ils prennent en compte les propriétés ondulatoires telles que la polarisation, la phase, la divergence ou la convergence de l’onde pour prédire correctement les interférences. Les deux modèles ont été validés par comparaison avec la théorie de Lorenz-Mie pour une particule sphérique. On les a ensuite utilisés pour prédire la diffusion par une particule non sphérique, un sphéroïde. Les diagrammes de diffusion simulés par les deux modèles correspondent de façon remarquable entre eux. Le modèle peut être adapté à toute forme de particules. Afin de tenir compte de la diffraction d’un rayon lumineux ou d’un photon, le modèle de l’incertitude de Heisenberg (IH) a été étudié et amélioré. Notre modèle de diffraction peut prédire avec précision la diffraction par une ouverture de forme complexe et deux ouvertures. Nous avons donc développé un modèle d’interaction entre la lumière et un objet quelconque suffisamment précis pour pouvoir l’appliquer à des images de spray.