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En diffraction de rayons X, la diffusion anomale ou diffusion résonante est un phénomène qui apparaît lorsque l'énergie des rayons X incidents est proche d'un seuil d'absorption d'un atome du cristal. Les photons incidents sont alors absorbés et provoquent une excitation électronique de l'atome. La diffusion anomale se reflète dans l'expression du facteur de diffusion atomique, qui devient complexe. Cette diffusion est liée à une variation de l'indice de réfraction et du coefficient d'absorption. La dispersion anomale des rayons X mise en évidence en 1924 par Larsson a été interprétée dès 1926 par Ralph Kronig. La diffusion anomale est un processus de diffusion inélastique, puisqu'il y a absorption du rayonnement incident. En cristallographie, seule la partie élastique de la diffusion anomale est utilisée : le rayonnement diffusé a la même longueur d'onde que le rayonnement incident. La partie inélastique de la diffusion anomale est utilisée en diffusion inélastique résonante de rayons X.