Écart, par rapport aux lois de l'optique géométrique (propagation rectiligne, etc.), de la propagation des ondes (acoustiques, optiques, etc.), en présence d'un obstacle ou, plus généralement, modification de la propagation libre des ondes dont la longueur d'onde n'est pas négligeable devant les dimensions de l'obstacle.
En physique ondulatoire, à l'approximation « géométrique », il n'y a propagation d'énergie entre une source ponctuelle et un point d'observation que si la droite qui les joint ne rencontre pas d'obstacle parfaitement absorbant. La région de l'espace où cette condition n'est pas remplie constitue « l'ombre géométrique » de l'obstacle. Les phénomènes de diffraction se manifestent par l'existence d'une intensité vibratoire non nulle à l'intérieur de l'ombre géométrique (disparition des ombres nettes) et par la modification de l'intensité déjà existante au-delà de cette région, la figure de diffraction étant souvent formée de « franges ». Bien que la notion de diffraction soit apparue primitivement en physique macroscopique, on peut l'étendre au domaine microscopique tant que la condition relative à la longueur d'onde est remplie. La diffraction par un objet microscopique, éventuellement par une particule atomique, est d'ordinaire appelée « diffusion ».
Dans le cas d'un obstacle macroscopique, la théorie élémentaire de la diffraction (Huygens, Fresnel) est valable pour une longueur d'onde petite, mais non négligeable, devant les longueurs caractéristiques du problème (dimensions des obstacles et de la section du faisceau, distances de la source et du point d'observation à l'obstacle). Elle correspond à une approximation pas trop éloignée de l'approximation géométrique et ne fait pas intervenir la nature physique de l'onde ou de l'obstacle. On part du principe de Huygens (1678), selon lequel tout point atteint par une onde devient à son tour source ponctuelle d'une onde sphérique élémentaire, la figure de diffraction résultant alors de l'interférence des ondes élémentair … ]
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