L’arc-en-ciel est l’un des plus beaux phénomènes de la nature. Le principe de sa formationa toujours attiré de nombreux scientifiques. Les propriétés des particules tels quela taille, la forme et la température peuvent être mesurés par les diagrammes de diffusionau voisinage des angles d’arc-en-ciel. Cependant, la prédiction précise ces propriétés et lesdiagrammes de diffusion n’est pas une tâche facile, surtout pour les grosses particules nonsphériques. Le but de cette thèse est de chercher une solution à ce problème par la combinaisondu modèle de rayons complexes vectoriels (Vectorial Complex ray model - VCRMenanglais) et de l’optique physique (OP), appelé VCRM+OG.Les concepts et les lois fondamentaux de l’Optique Géométrique (GO) et OP sontd’abord introduits et examinés dans le but de leur application à la diffusion de la lumière.The OG permet de calculer l’amplitude et la phase de tous les rayons émergents au champlointain mais échoue pour la prédiction de la diffusion dans la direction avant et près des anglesd’arc-en-ciel. OP peut remédier à la diffusion avant en considérant la particule commeun disque mais la rectification de la diffusion près des angles d’arc-en-ciel est un sujet ardudepuis longtemps.Le VCRM développé au laboratoire peut prédire l’amplitude et la phase d’un rayon àn’importe quelle position pour une particule de forme quelconque de surface lisse. Leséléments essentiels du VCRM sont présentés et appliqués à la diffusion dans un plan desymétrie d’un cylindre elliptique infini et d’un ellipsoïde pour illustrer la démarche, sesavantages et ses inconvénients. Comme le VCRM est un modèle de rayon, le défaut de ladiscontinuité d’intensité à l’angle de l’arc-en-ciel persiste.Ensuite, la théorie d’Airy de l’arc-en-ciel a été examinée en utilisant notre VCRM+PO. Ilest montré qu’en remplaçant l’amplitude constante et la fonction de phase cubique de lathéorie d’Airy par celles calculées avec VCRM, notre méthode peut prédire très précisémentles diagrammes de diffusion au voisinage de l’arc-en-ciel en polarisation perpendiculaireou parallèle pour une particule sphérique de 10 ¹m à 1 mm (éclairée par la lumière visible)par rapport à la théorie rigoureuse de Debye.La méthode VCRM+PO a été appliquée finalement à la prédiction des diagrammes dediffusion au voisinage de l’arc-en-ciel d’une particule non sphérique comme un cylindre elliptiqueinfini et un ellipsoïde. L’effet de convergence et la position des cuspides en fonctiondu rayon vertical de la particule ont été mis en évidence.On peut conclure donc que VCRM+PO est une méthode puissante pour la diffusionde la lumière par de grosses particules. Elle peut également être utilisée pour la diffusiond’une onde électromagnétique ou d’une onde acoustique.